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PATENTANSPRÜCHE
1. Messmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Messen von Bohrungsabständen mit einem automatischen Zentrierer sowie mit einer Digitalanzeige versehen ist, welcher Zentrierer einen über den Durchmesser einer zu messenden Bohrung hinausragenden Anschlagdeckel (1) aufweist und zusammen mit mindestens drei am Anschlagdeckel (1) angeordneten, schwenkbaren Kugeln (2, 3) bzw. Rollen (16) arbeitet, derart, dass die Kugeln (3) bzw.
Rollen (16) beim'Einstek- ken einer mit einer Kegelspitze versehenen Zentrierspindel (7) in ein Zentrierloch (7a) gleichmässig an die Lochwand der zu messenden Bohrung angepresst werden und dass sie einen Koordinatenautomaten in Form einer Aufspannplatte (20) mit einer Anzahl wähl- und fixierbarer Koordinatenzentren in Form von Bohrungen (61a bzw. 66) aufweist, die mit einer Anzahl entsprechend angeordneter Koordinatenzentren (64 bzw.
68) in einem Grundtisch (23 bzw.67) zusammenarbeiten, das Ganze derart, dass nach vorgehender Fixierung des gewählten Zentrums mittels einem die Aufspannplatte mit dem Grundtisch verbindenden Zentrierstift die Aufspannplatte (20) mittels einem Hebelsystem (70-84) auf dem Grundtisch (23 bzw.67) auf und ab bewegbar ist, wodurch die Aufspannplatte einerseits zur Winkelkorrektur des Messgegenstandes um das fixierte Zentrum in schwimmenden Zustand bringbar ist und anderseits nach der Korrektur in der relativ zum Grundtisch festgelegten Lage für die Messarbeit zur Verfügung steht.
2. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Anschlagdeckel (1) eingeführte Zentrierspindel (7) für weitere Bohrungsgrössen ausser mit mindestens drei schwenkbaren Kugeln bzw. Rollen (16) zusätzlich mit mindestens drei keilförmigen Tastern (17) zwecks Zentrierung zusammenarbeitet.
3. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den wählbaren Ausgangspunkt des Zentrierers in Form einer Bohrung verschiedene Zentrierstiftträger (60) mit einem festen Zentrierstift (61) vorgesehen sind, welche mittels Schrauben (60a) in Gewindebohrungen (22a) der Aufspannplatte (20) fixierbar sind, wobei die Zentrierstifte (61) auf den verschiedenen Zentrierstiftträgern (60) jeweils an verschiedenen Stellen befestigt sind (Fig. 10, 11).
4. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung (62) mit einer Reihe von Bohrungen (64) versehen ist und deren beide Enden an den Seitenwänden des Grundtisches (23) mittels Schrauben in einer gewählten Lage fixierbar sind, derart, dass in einer der Bohrungen (64) der Zentrierstift (61) Platz nimmt.
5. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannplatte (20b) mit mindestens einer Reihe Bohrungen (66) versehen ist und mit einer auf dem Grundtisch (23) befestigten Zwischenplatte (67) zusammenarbeitet, welche ebenfalls mit entsprechend auf der Aufspannplatte (20b) vorgesehenen Bohrungen (68) versehen ist, derart, dass die als Koordinatenzentren gewählten Bohrungen beider Platten mittels eines Fixierstiftes (61) zusammen fixiert werden können.
6. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (70-84) zum Aufheben der Aufspannplatte vom Grundtisch durch ein Kniehebelsystem (80-84) mittels einer Zugstange (85) oder einem Exzenter betätigt wird.
7. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Schwimmbewegung wirkende Rollen (75) der Aufspannplatte (20) in Kreuzstellung zu Rollen (73) von auf und ab schwenkbaren Hebeln (70) stehen.
8. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufspannmittel für die Aufspannplatte (20) eine Anzahl abnehmbarer T-Nutenblöcke (22) vorgesehen sind, welche mittels Schrauben an mehreren Reihen von Gewindebohrungen (22a) auf der Aufspannplatte in einer gewählten Lage fixierbar sind.
9. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des Grundtisches (23) angeordnete Kreuzführungen (25,28, 28a) auf Einflächenführung pro Koordinatenachse basiert sind, wobei eine Fläche einer Führungsstange (28, 28a) durch Kugellager mit starren Zapfen, während eine andere Fläche derselben durch Kugellager mit kraftschlüssigen Exzenterzapfen (24, 24a) geführt wird.
10. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen schwenkbaren Arm (50) aufweist, welcher am Ende mit einer spannbaren Bohrung versehen ist, welche Bohrbüchsenhalter (54) auswechselbar aufnehmen kann.
11. Messmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein rahmenförmiges Kugellager (36, 37) für den schwimmenden Grundtisch (23) auf dem untern Rolltisch (33) angebracht ist.
12. Messmaschine nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetplatten (34) vorgesehen sind, welche auf dem untern Rolltisch (33) wenig auf und abschwenkbar gelagert und mitten in dem rahmenförmigen Kugellager (36,37) angeordnet sind.
Schnellnullstellbare Messmaschinen finden heute immer mehr Verbreitung. Diese weisen jedoch zwei schwerwiegende Unvollkommenheiten auf. Erstens: das Problem der Zentrierung der zu messenden Bohrungen. Zweitens: das Problem der Einstellung der Koordinatennullinie für den zu messenden Gegenstand.
a) Bei den bisherigen Messmaschinen verwendet man zum Messen von Achsendistanzen Messkegel, um Bohrungen zu zentrieren. Damit der Kegelkonus möglichst klein gehalten werden kann, sind deren Messkegel sehr lang ausgebildet. Für nicht durchgehende Bohrungen oder Sacklöcher sind solche Messkegel in den meisten Fällen ausserstande, die Messung auszuführen. Ferner können solche Messkegel nur die Lochkante bzw. Lochfacette erfassen. Die Lochfacette ist jedoch im allgemeinen ungenau bearbeitet. Mit diesem Verfahren kann deshalb keine präzise Zentrierung erfolgen.
Bei Supermessmaschinen erfolgt die Zentrierung der Bohrung durch Abtasten der Bohrwand mit Sterntastern. Mittels Computer wird das Zentrum der Bohrung ermittelt und festgehalten. Dieses Verfahren ist sehr kompliziert und kostspielig.
b) Eine direkte Lösung zur automatischen Einstellung der Ausgangsnullinie eines Messstückes mit derjenigen der Messachse des Koordinatentisches ist bis heute noch nicht vorhanden. Die meisten Werkstücke besitzen keine messgenaue Anschlaglinie. Im allgemeinen wird das Messstück in mehr oder wenig geringer Schrägstellung auf den Messtisch aufgelegt.
Zuerst wird ein Ausgangsnullpunkt gesucht, alsdann ein zweiter Bezugspunkt oder eine Bezugslinie, die zur Messachse parallel werden soll. Das geschieht durch manuelles Hantieren bzw. Klopfen, was sehr schwierig und zeitraubend ist.
Wenn die Messspindel den Ausgangspunkt des Werkstückes gerichtet hat, muss sie denselben wieder verlassen, um den zweiten Bezugspunkt bzw. die Bezugslinie zu kontrollieren bzw. zu justieren; dabei kann der freigewordene Ausgangspunkt wieder verschoben werden. So aber wird das Justieren zu einem unangenehmen Hin und Her, wobei es sehr schwer ist, eine befriedigende Präzision zu erreichen. Entsteht aber ein Fehler in der Ausgangslinie des Werkstückes zur Messachse des Messtisches, ist die Gesamtmessung illusorisch. Bei Supermessmaschinen können die Werkstücke unachtsam
schräg auf den Messtisch gelegt werden, jedoch wird der Schr;Åagwinkel vom Computer mittels zwei Bezugspunkten festgestellt und die gesamte Fehlmessung auf trigonometrischer Basis berechnet und korrigiert. Diese bewussten falschen Messungen gesamthaft zu korrigieren, ist grundsätzlich unlogisch und solche Umwege sind keine direkte ideale Lösung, vor allem ist die Wirtschaftlichkeit eines Computers im Verhältnis zu dieser einfachen Messaufgabe untragbar, abgesehen von der komplizierten Bedienung, welche auch nicht narrensicher ist.
Die Behebung dieser Nachteile ist die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes: nämlich eine direkte Messung ohne Zuhilfenahme des Computers zu erzielen. Zu diesem Zweck ist eine Messmaschine mit einem automatischen Zentrierer und einem Koordinatenautomaten erdacht worden, wobei nur durch deren Zusammenwirkung eine Messarbeit direkt ohne Zuhilfenahme komplizierter Rechenarbeit ausgeführt werden kann.
Die Merkmale des Erfindungsgegenstandes liegen darin, dass die Messmaschine zum Messen vom Bohrungsabständen mit einem automatischen Zentrierer sowie mit einer Digitalanzeige versehen ist, welcher Zentrierer einen über den Durchmesser einer zu messenden Bohrung hinausragenden Anschlagdeckel aufweist und zusammen mit mindestens drei am Anschlagdeckel angeordneten, schwenkbaren Kugeln bzw. Rollen arbeitet, derart, dass die Kugeln bzw.
Rollen beim Einstecken einer mit einer Kegelspitze versehenen Zentrierspindel in ein Zentrierloch gleichmässig an die Lochwand der zu messenden Bohrung angepresst werden und dass sie einen Koordinatenautomaten in Form einer Aufspannplatte mit einer Anzahl wähl- und fixierbarer Koordinatenzentren in Form von Bohrungen aufweist, die mit einer Anzahl entsprechend angeordneter Koordinatenzentren in einem Grundtisch zusammenarbeiten, das Ganze derart, dass nach vorgehender Fixierung des gewählten Zentrums mittels einem die Aufspannplatte mit dem Grundtisch verbindenden Zentrierstift die Aufspannplatte mittels einem Hebelsystem auf dem Grundtisch auf und ab bewegbar ist,
wodurch die Aufspannplatte einerseits zur Winkelkorrektur des Messgegenstandes um das fixierte Zentrum in schwimmenden Zustand bringbar ist und anderseits nach der Korrektur in der relativ zum Grundtisch festgelegten Lage für die Messarbeit zur Verfügung steht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in folgenden Zeichnungen dargestellt:
Fig. 1 zeigt: den Zentrierer mit frei rollenden Rollen.
Fig. 2 zeigt: den Zentrierer mit frei rollenden Rollen und keilförmigem Taster.
Fig. 3 zeigt: denselben von unten gesehen, ohne Deckel.
Fig. 4 zeigt: Messmaschine von der Seite gesehen mit abgenommenem Deckel.
Fig. 5 zeigt: den untern Rolltisch mit Magnetplatte.
Fig. 6 zeigt: Exzenter für Führungslager.
Fig. 7 zeigt: die Messmaschine von oben gesehen.
Fig. 8 zeigt: dieselbe mit schwenkbarem Messspindelarm.
Fig. 9 zeigt: zwei Bohrbüchsenhalter.
Fig. 10 zeigt: Grundtisch mit aufgesetzter Aufspannplatte.
Fig. 11 zeigt: vier Zentrierstiftträger.
Fig. 12 zeigt: den abnehmbaren T- Nutenblock.
Fig. 13 zeigt: die Fixierbrücke des Koordinatenautomaten.
Fig. 14 zeigt: Schema über wählbare Möglichkeiten von Ausgangszentren.
Fig. 15 zeigt: Hebelsystem zur Steuerung der Aufspannplatte über dem Grundtisch.
Fig. 16 zeigt: das ganze Hebelsystem von oben gesehen.
Fig. 17 zeigt: Aufspannplatte mit vorbestimmten Bohrungen als wählbare Ausgangszentren für Koordinaten.
Fig. 18 zeigt: Zwischenplatte des Grundtisches mit vorbestimmten Bohrungen als wählbare Ausgangszentren für Koordinaten.
Fig. 19 zeigt: den Querschnitt eines Zentrierers mit schwenkbaren Kugeln in Mittelstellung der Bohrung eines Werkstückes.
Fig. 20 zeigt: denselben Zentrierer von oben gesehen mit abgeschnittenem Zentrierbolzen und abgenommenem Deckel.
Fig. 21 zeigt: denselben Zentrierer von unten durch das Loch des Werkstückes gesehen.
Fig. 22 zeigt: den Querschnitt eines Zentrierers mit einer Doppelreihe Kugelpendel für grosse Bohrungen.
Fig. 23 zeigt: ein Kugelpendel in bildlicher Darstellung.
Fig. 24 zeigt: den Querschnitt eines Zentrierers mit einer Doppelreihe von Pendeln mit etwas grösseren Kugeln für noch grössere Bohrungen.
Fig. 25 zeigt: einen keilförmigen Taster in bildlicher Darstellung.
Fig. 26 zeigt: den Querschnitt eines Zentrierers, besonders das Zusammenwirken des Zentrierbolzens mit dem Kugelpendel und keilförmigen Taster.
Die Ausführung der Zeichnungen ist folgendermassen verteilt: Auf Fig. 1-3 und 19-26: die Darstellung der Zentrierer.
Auf Fig. 18: die Darstellung der gesamten Messma- schine im Zusammenhang mit dem Koordinatenautomaten.
Vorerst behandeln wir das Zentrieren. Der Klarheit wegen sind Fig. 1-3 und 19-26 vergrössert gezeichnet.
In Fig. 1-3 und 19-26 wird der Zentriervorgang von kleinen Bohrungen bis zu immer grösseren Bohrungen gezeigt.
Für kleinere Bohrungen genügt ein Satz frei rollender Rollen 16, deren Rollweg durch Deckelanschlag begrenzt ist oder ein Satz schwenkbarer Kugeln 2, 3, welche in der Aussparung 5 des Anschlagdeckels 1 mittels Drehzapfen 4, 4a schwenkbar gelagert sind, Fig. 19, 20, 22, 24 und 26. Die Schlussplatte 6 dient zur Begrenzung der Drehzapfen 4. Bei grösseren Bohrungen wird nebst einem Satz frei rollender Rollen oder einem Satz schwenkbarer Kugeln zusätzlich noch ein Satz längere keilförmige Taster 12, 17 eingesetzt, welche in einer Keilnute 18 des Anschlagdeckels geführt und durch eine Zugfeder 15, 19 zusammengezogen werden. Der Zentrierbereich für verschiedene Bohrungsgrössen wird üblicherweise auf je 10 mm abgestuft, bei kleineren auf 5 mm, unter 5 mm wird mit der zugespitzten Zentrierspindel 7 direkt zentriert.
Die Funktion der Zentrierer geschieht folgendermassen: Bei der Messung von zwei Bohrungen wird entsprechend der Bohrungsgrössen ein entsprechender Zentrierer gewählt. Der Zentrierer wird auf die Bohrung 9 des Werkstückes 10 gelegt. Die Messmaschine ist kombinierbar mit der Bohrmaschine. Die Messspindel, auch Zentrierspindel 7 genannt, kann sowohl an der Messmaschine als auch an der Bohrmaschine befestigt werden. Die Messmaschine ist mit einer schnellnullstellbaren Digitalanzeige verbunden. Beim Messen wird die Messspindel 7 in das Loch 7a eingeführt. Die Messspindel 7 ist an ihrem Ende zugespitzt.
Deren Kegelfläche trifft auf drei Rollen 16 oder Kugeln 3 und durch Senken des Konus werden die Rollen und Taster an die Bohrwand gedrängt, und zwar gleichmässig in vier Richtungen, dadurch wird die Bohrung des Werkstückes, welches auf der schwimmenden Aufspannplatte befestigt ist, zwangsläufig den gleichen Mittelpunkt wie derselbe der Messspindel finden. Der Vorgang zur Zentrierung der zweiten Bohrung geschieht in gleicher Weise. Der Abstand der Mittelpunkte zweier Bohrungen wird durch Verschieben des Spanntisches mittels der Digitalanzeige ermittelt.
Die Messmaschine im Zusammenhang mit dem Koordinatenautomaten wird folgendermassen dargestellt: Im Gegensatz zum Kreuzrolltisch, welcher sich auf zwei Ebenen bewegt, bewegt sich beim neuen System der Grundtisch 23 samt Aufspannplatte 20 nur auf einer Ebene, und zwar mittels rah menförmigem Kugellager 36, 37, welches sich in jede Richtung frei bewegen kann. Der Grundtisch 23 kann in jeder Lage durch zwei schwenkbare Magnetplatten 34 fixiert werden. Ausserhalb des Grundtisches befinden sich zwei in Winkelstellung stehende Führungsschienen 28 und 28a. Die eine Führungsschiene 28 ist auf dem Winkel 29 befestigt, während die zweite Schiene 28a auf der Bodenplatte 46 befestigt ist.
Auf der gleichen Bodenplatte sitzt ebenfalls der untere Rolltisch 33, an den zwei runde Magnetplatten 34 mittels Federplatte 35 kraftschlüssig verbunden sind.
Eine Längsschiene 24 ist parallel mit dem Grundtisch 23 verbunden. Unter der Längsschiene 24 befinden sich vier Kugellager 25 als Führungsanschlag (Fig. 4 und 7), demzufolge wird der Grundtisch 23 von der Führungsschiene 28 in Richtung Y-Achse geführt. Der mit der Führungsschiene 28 verbundene Winkel 29 wird ebenfalls mit der Rolle 25 auf der untern Führung 28a in Richtung X-Achse geführt. Unter der Längsschiene 24 befinden sich in entsprechendem Abstand zwei Kugellager 26, welche auf der Führungsschiene 28 rollen, während sich unter dem Grundtisch 23 das rahmenförmige Kugellager 36, 37 befindet. Das Ganze bildet einen Koordinaten-Schwimmtisch, welcher in jeder Lage mit der schwenkbaren Magnetplatte 34 fixiert werden kann.
An der vordern Seite befindet sich ein Digitalanzeigegerät 27, welches mit der Längsschiene 24 verbunden ist und die Lauflänge des Grundtisches 23 in Richtung Y-Achse an die Digitalanzeige übermittelt. Unter dem Winkel 29 befindet sich die gleiche Einrichtung, welche die Lauflänge in Richtung X-Achse übermittelt.
Dieser Koordinatenschwimmtisch wird durch die beiden Führungsschienen 28, 28a mittels vier Kugellagern 25 kraftschlüssig geführt, sogenanntem Einflächeführungssystem pro Koordinatenachse, und zwar derart, dass eine Fläche der Führungsstange 28, 28a durch die Kugellager 25 mit starren Zapfen, während die andere Fläche derselben durch die Kugellager mit kraftschlüssigen Exzenterzapfen 24, 24a geführt wird. Dadurch muss nur noch eine Fläche höchst präzis bearbeitet werden, als starre Führung, im Gegensatz zur bisherigen Kreuztischführung, die vier bis acht Flächen genau bearbeiten musste, welche zudem noch ein gewisses Spiel für den Laufsitz benötigt. Das neue kraftschlüssige System ist naturgemäss absolut spielfrei, da die Unebenheiten der zweiten Fläche durch die Kraftschlüssigkeit ausgeglichen werden.
Der Koordinatenautomat wird folgendermassen dargestellt: Die zu messenden Werkstücke sind meistens ohne messgenaue Anschlagflächen. Nur mit Augenmass kann die Koordinatennullinie des Werkstückes ungefähr auf die Anschlagplatte gelegt werden. Eine Korrektur ist deshalb notwendig.
Beim Erfindungsgegenstand wird der Stellungsfehier des Werkstückes durch das Korrigieren der Tischstellung ausgeglichen, und zwar folgendermassen: Auf der Aufspannplatte 20 befindet sich eine Anzahl von wählbaren und fixierbaren Koordinatenzentren, d.h. Bohrungen.
Auf dem Grundtisch 23 befinden sich ebenfalls eine Anzahl von wählbaren und fixierbaren Koordinatenzentren. Die Koordinatenzentren sind Nullpunkt oder Ausgangspunkt der Koordinatenmessung. Gemäss Zeichnung des Werkstückes wird eine geeignete Bohrung als Messausgangspunkt gewählt und hernach wird mittels eines Stiftes oder einer Ansatzschraube das gesuchte Ausgangsloch in der Aufspannplatte und im Grundtisch verstiftet, so dass beide Platten wenig voneinander schwenkbar sind. Alsdann wird die Aufspannplatte 20 durch ein Hebelsystem und Steuerorgan 70-84 mittels Kniehebelsystem 80-84 auf dem Grundtisch 23 auf und ab bewegt, womit diese einmal um das verstiftete Zentrum in schwimmendem Zustand für die Winkelkorrektur des Werkstückes gebracht wird und nach der Korrektur wieder fixiert wird.
Das Hebelsystem besteht aus einem Hebel 70, welcher schwenkbar mittels Zapfen 72 auf einer auf dem Grundtisch befestigten Platte 71 gelagert ist. An der Stirnseite des Hebels 70 befinden sich zwei Rollensysteme 73, 74, welche mit den in Kreuzstellung liegenden an der Spannplatte 20 angebrachten Rollersystemen 75, 76 zusammen arbeiten. Die Auf und Abbewegung besorgen die zwei Kniehebelsysteme, welche links und rechts des Tisches angeordnet und mit Zugstange 84 verbunden sind, derart, dass durch Stossen der Zugstange 85 eine Knickung des Hebelsystems erfolgt und die Hebel mit Rollen nach oben drückt, so dass die Aufspannplatte in schwimmenden Zustand versetzt wird. Nach der Korrektur des Winkelfehlers wird die Zugstange 84 wieder herausgezogen, wodurch die Ausstreckung des Hebels erfolgt und das Ende des Hebels 70 auf den Fuss 20a der Aufspannplatte festpresst.
Die Korrektur des Winkelfehlers vom Werkstück geschieht folgendermassen: Beim Festspannen des Werkstückes muss darauf geachtet werden, dass der Nullpunkt des Werkstückes genau mit dem gewählten Koordinatenausgangspunkt übereinstimmt, was in der Digitalanzeige ersichtlich ist. Nun wird ein zweiter Bezugspunkt bzw. Bezugslinie, z.B. Bohrung oder Kante etc. mittels Messspindel festgehalten oder angeschlagen. Der Tisch muss jetzt nur so weit gehoben werden, bis das Istmass in der Digitalanzeige erscheint, alsdann kann der Tisch sofort fixiert werden. Das Istmass ist dasjenige Mass, welches das auf der Zeichnung angegebene Mass zwischen Bezugspunkt und der Nullinie ist.
Z.B., wenn eine Bohrung als Bezugspunkt gewählt ist und der Abstand von der Nulllinie bis zur Bohrung 8 mm beträgt, dann muss auf der Digitalanzeige die Zahl 8 erscheinen und der Tisch festgeklemmt werden, damit ist die Korrekturarbeit bereits erledigt, ohne jegliche mühsame Justierarbeit oder Rechenarbeit.
Fig. 1l4 zeigt eine weitere Möglichkeit, welche mit wenigen Gewindebohrungen eine viel grössere Anzahl von vorbestimmten Ausgangszentren erzielen kann. Auf der Aufspannplatte 20 werden keine Fixierbohrungen angebracht, sondern nur Gewindelöcher, welche zur Befestigung der Zentrierstiftträger 60 bestimmt sind. Der Zentrierstiftträger 60 wird mittels Schrauben 60a auf die Aufspannplatte in beliebig gewählter Stelle festgemacht. Der Zentrierstift 61 kann an verschiedenen Stellen auf den Träger 60 eingestiftet werden, um möglichst viele Variationen zu haben. Zur Aufnahme dieser Stifte ist eine Fixiereinrichtung 62 vorgesehen, welche mit einer Reihe von Bohrungen 64 versehen ist und auf dem Rahmen des Grundtisches 23 mittels Schrauben in gewünschter Stelle festgemacht wird.
Sobald der Zentrierstift 61 in einer Bohrung 64 der Fixiervorrichtung 62 Platz nimmt, ist dieser der gewählte Koordinatenausgangspunkt oder Nullpunkt, wonach auch die Nulllinie festgestellt werden kann. Fig. 26 zeigt, wie viele Ausgangszentren mit diesem System gewählt werden können.
Als Universal-Messmaschine muss diese selbstverständlich auch alle zusammenhängenden Aufgaben, die zur Erreichung der Präzision bestimmt sind, lösen. Die neue Messmaschine ist zugleich ein Positionierungstisch und kombinierbar mit normalen Bohrmaschinen. Damit der genaue Positionierungswert nicht verloren geht, wurde eine Vorrichtung zur genauen Präzisionsführung an den Bohrer erdacht. Die Messmaschine ist mit einem schwenkbaren Arm für die Messspindel versehen, welche mit einer spannbaren Bohrung versehen ist, damit sie auswechselbare Bohrbüchsenhalter.aufnehinen kann. Der Bohrbüchsenhalter ist mit Innenbohrungen ver schiedener Grössen versehen, zwecks Anpassung an handels übliche Bohrbüchsen.
Damit das Koordinatenzentrum an beliebiger Stelle gewählt werden kann, ist ein neues Befestigungssystem für die zu messenden Stücke erdacht worden, eine neuartige abnehmbare T-Nute, welche jeweils angepasst dem Werkstück eine grosse Verstellmöglichkeit hat und viel grössere Spannbereiche erzielen kann.
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PATENT CLAIMS
1. Measuring machine, characterized in that it is provided for measuring bore distances with an automatic centering device and with a digital display, which centering device has a stop cover (1) projecting beyond the diameter of a bore to be measured and together with at least three on the stop cover (1) arranged, pivotable balls (2, 3) or rollers (16) works in such a way that the balls (3) or
Rollers (16) are evenly pressed against the hole wall of the hole to be measured when a centering spindle (7) provided with a tapered tip is inserted into a centering hole (7a) and that they select an automatic coordinate machine in the form of a clamping plate (20) with a number - and fixable coordinate centers in the form of bores (61a or 66), which with a number of correspondingly arranged coordinate centers (64 or
68) work together in a base table (23 or 67), all in such a way that after the selected center has been fixed beforehand by means of a centering pin that connects the mounting plate to the base table, the mounting plate (20) by means of a lever system (70-84) on the base table ( 23 or 67) can be moved up and down, whereby the clamping plate can be brought into a floating state for the angular correction of the measurement object around the fixed center and on the other hand is available for the measurement work after the correction in the position determined relative to the base table.
2. Measuring machine according to claim 1, characterized in that the centering spindle (7) inserted in the stop cover (1) cooperates with at least three wedge-shaped buttons (17) for the purpose of centering for further bore sizes in addition to at least three pivotable balls or rollers (16).
3. Measuring machine according to claim 1, characterized in that for the selectable starting point of the centering device in the form of a bore, different centering pin supports (60) with a fixed centering pin (61) are provided, which by means of screws (60a) in threaded holes (22a) of the clamping plate ( 20) can be fixed, the centering pins (61) being fastened to the different centering pin carriers (60) at different locations (FIGS. 10, 11).
4. Measuring machine according to claim 1, characterized in that a fixing device (62) is provided with a series of bores (64) and both ends of which can be fixed in a selected position on the side walls of the base table (23) by means of screws, such that the centering pin (61) takes place in one of the bores (64).
5. Measuring machine according to claim 1, characterized in that the clamping plate (20b) is provided with at least one row of bores (66) and cooperates with an intermediate plate (67) fastened on the base table (23), which also cooperates with the clamping plate ( 20b) provided bores (68) is provided such that the bores of both plates selected as coordinate centers can be fixed together using a fixing pin (61).
6. Measuring machine according to claim 1, characterized in that the lever system (70-84) for lifting the clamping plate from the base table by a toggle lever system (80-84) is actuated by means of a pull rod (85) or an eccentric.
7. Measuring machine according to claim 1, characterized in that for a floating movement rollers (75) of the clamping plate (20) are in the cross position to rollers (73) of up and down pivotable levers (70).
8. Measuring machine according to claim 1, characterized in that a number of removable T-slot blocks (22) are provided as clamping means for the clamping plate (20), which can be fixed in a selected position on the clamping plate by means of screws on several rows of threaded bores (22a) are.
9. Measuring machine according to claim 1, characterized in that outside of the base table (23) arranged cross guides (25,28, 28a) are based on single-surface guidance per coordinate axis, one surface of a guide rod (28, 28a) by ball bearings with rigid pins, while another surface of the same is guided by ball bearings with non-positive eccentric pins (24, 24a).
10. Measuring machine according to claim 1, characterized in that it has a pivotable arm (50) which is provided at the end with a tensionable bore which can accommodate drill sleeve holders (54) interchangeably.
11. Measuring machine according to claim 1, characterized in that a frame-shaped ball bearing (36, 37) for the floating base table (23) is attached to the lower roller table (33).
12. Measuring machine according to claim 11, characterized in that magnetic plates (34) are provided, which are mounted on the lower roller table (33) and can be pivoted up and down and are arranged in the middle of the frame-shaped ball bearing (36, 37).
Rapidly zeroable measuring machines are becoming increasingly popular today. However, these have two serious imperfections. First: the problem of centering the holes to be measured. Second: the problem of setting the coordinate zero line for the object to be measured.
a) In previous measuring machines, measuring cones were used to measure axis distances in order to center bores. In order to keep the cone as small as possible, the measuring cone is very long. Such measuring cones are in most cases unable to carry out the measurement for holes or blind holes that do not pass through. Furthermore, such measuring cones can only detect the hole edge or hole facet. The hole facet is, however, generally processed inaccurately. Precise centering is therefore not possible with this method.
In super measuring machines, the hole is centered by scanning the drilling wall with star buttons. The center of the hole is determined and recorded using a computer. This process is very complicated and expensive.
b) A direct solution for the automatic setting of the starting zero line of a measuring piece with that of the measuring axis of the coordinate table is not yet available. Most workpieces do not have a precise stop line. In general, the measuring piece is placed on the measuring table in a more or less inclined position.
First a zero point is searched for, then a second reference point or a reference line that is to be parallel to the measuring axis. This is done by manual handling or tapping, which is very difficult and time consuming.
When the measuring spindle has directed the starting point of the workpiece, it must leave it again in order to check or adjust the second reference point or the reference line; the starting point that has become free can be shifted again. But this makes the adjustment an uncomfortable back and forth, whereby it is very difficult to achieve a satisfactory precision. However, if an error occurs in the output line of the workpiece to the measuring axis of the measuring table, the overall measurement is illusory. With super measuring machines, the workpieces can be careless
be placed at an angle on the measuring table, however, the angle of inclination is determined by the computer using two reference points and the entire incorrect measurement is calculated and corrected on a trigonometric basis. Correcting these deliberate incorrect measurements as a whole is fundamentally illogical and such detours are not a direct ideal solution, above all the economy of a computer in relation to this simple measurement task is unsustainable, apart from the complicated operation, which is also not foolproof.
The object of the invention is to remedy these disadvantages: namely to achieve a direct measurement without the aid of the computer. For this purpose, a measuring machine with an automatic centering device and an automatic coordinate system has been devised, it being only through their interaction that measuring work can be carried out directly without the aid of complicated computing work.
The features of the subject matter of the invention lie in the fact that the measuring machine for measuring the spacing between bores is provided with an automatic centering device and with a digital display, which centering device has a stop cover protruding beyond the diameter of a bore to be measured and together with at least three pivotable balls or Roller works in such a way that the balls or
Rolls when inserting a tapered centering spindle into a centering hole are pressed evenly against the hole wall of the hole to be measured and that it has an automatic coordinate system in the form of a clamping plate with a number of selectable and fixable coordinate centers in the form of holes, which correspond to a number arranged coordinate centers work together in a base table, the whole in such a way that, after the selected center has been fixed beforehand by means of a centering pin connecting the mounting plate to the base table, the mounting plate can be moved up and down on the base table by means of a lever system,
whereby on the one hand the clamping plate can be brought into a floating state for the angular correction of the measurement object around the fixed center and on the other hand it is available for the measurement work after the correction in the position determined relative to the base table.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the following drawings:
1 shows: the centering device with freely rolling rollers.
2 shows: the centering device with freely rolling rollers and wedge-shaped button.
Fig. 3 shows the same seen from below, without a lid.
4 shows: Measuring machine seen from the side with the cover removed.
Fig. 5 shows: the lower roller table with magnetic plate.
Fig. 6 shows: eccentric for guide bearings.
7 shows: the measuring machine seen from above.
8 shows: the same with a swiveling measuring spindle arm.
Fig. 9 shows: two drill sleeve holders.
Fig. 10 shows: basic table with a mounting plate.
11 shows: four centering pin carriers.
Fig. 12 shows: the removable T-slot block.
13 shows: the fixing bridge of the coordinate machine.
Fig. 14 shows: Scheme of selectable possibilities of starting centers.
Fig. 15 shows: lever system for controlling the platen above the base table.
16 shows: the entire lever system seen from above.
17 shows: clamping plate with predetermined bores as selectable starting centers for coordinates.
18 shows: intermediate plate of the base table with predetermined bores as selectable starting centers for coordinates.
19 shows: the cross section of a centering device with pivotable balls in the central position of the bore of a workpiece.
20 shows: the same centering device seen from above with the centering pin cut off and the cover removed.
Fig. 21 shows the same centering device seen from below through the hole in the workpiece.
22 shows: the cross section of a centering device with a double row of spherical pendulums for large bores.
23 shows: a spherical pendulum in pictorial representation.
24 shows: the cross section of a centering device with a double row of pendulums with somewhat larger balls for even larger bores.
25 shows: a wedge-shaped button in a pictorial representation.
26 shows: the cross section of a centering device, in particular the interaction of the centering pin with the ball pendulum and wedge-shaped button.
The execution of the drawings is distributed as follows: On Fig. 1-3 and 19-26: the representation of the centering.
On Fig. 18: the representation of the entire measuring machine in connection with the coordinate machine.
For now, we'll cover centering. For clarity, Figs. 1-3 and 19-26 are shown enlarged.
1-3 and 19-26 show the centering process from small holes to larger and larger holes.
For smaller bores, a set of freely rolling rollers 16, the roll path of which is limited by the cover stop, or a set of pivotable balls 2, 3, which are pivotably mounted in the recess 5 of the stop cover 1 by means of pivot pins 4, 4a, are sufficient, , 24 and 26. The end plate 6 serves to limit the pivots 4. For larger bores, in addition to a set of freely rolling rollers or a set of pivotable balls, a set of longer wedge-shaped buttons 12, 17 is also used, which are guided in a keyway 18 of the stop cover and are pulled together by a tension spring 15, 19. The centering area for different bore sizes is usually graduated to 10 mm, for smaller ones to 5 mm, less than 5 mm, the centering spindle 7 is used for centering directly.
The function of the centering device is as follows: When measuring two holes, an appropriate centering device is selected according to the hole size. The centering device is placed on the bore 9 of the workpiece 10. The measuring machine can be combined with the drilling machine. The measuring spindle, also called centering spindle 7, can be attached to both the measuring machine and the drilling machine. The measuring machine is connected to a digital display that can be quickly reset. When measuring, the measuring spindle 7 is inserted into the hole 7a. The measuring spindle 7 is tapered at its end.
Their conical surface meets three rollers 16 or balls 3 and by lowering the cone, the rollers and buttons are pressed against the drilling wall, evenly in four directions, thereby the bore of the workpiece, which is attached to the floating platen, is inevitably the same Find the center as the same of the measuring spindle. The procedure for centering the second hole is done in the same way. The distance between the center points of two holes is determined by moving the clamping table using the digital display.
The measuring machine in connection with the automatic coordinate system is shown as follows: In contrast to the cross roller table, which moves on two levels, in the new system the base table 23 and the clamping plate 20 only move on one level, namely by means of frame-shaped ball bearings 36, 37, which can move freely in any direction. The base table 23 can be fixed in any position by two swiveling magnetic plates 34. Outside the base table there are two guide rails 28 and 28a which are in an angular position. One guide rail 28 is fastened on the bracket 29, while the second rail 28a is fastened on the base plate 46.
The lower roller table 33, on which two round magnetic plates 34 are non-positively connected by means of spring plate 35, also sits on the same base plate.
A longitudinal rail 24 is connected in parallel to the base table 23. Under the longitudinal rail 24 there are four ball bearings 25 as a guide stop (FIGS. 4 and 7), consequently the base table 23 is guided by the guide rail 28 in the direction of the Y axis. The angle 29 connected to the guide rail 28 is also guided with the roller 25 on the lower guide 28a in the direction of the X axis. Under the longitudinal rail 24 there are two ball bearings 26, which roll on the guide rail 28 at a corresponding distance, while the frame-shaped ball bearing 36, 37 is located under the base table 23. The whole thing forms a coordinate floating table, which can be fixed in any position with the swiveling magnetic plate 34.
On the front side there is a digital display device 27, which is connected to the longitudinal rail 24 and transmits the running length of the base table 23 in the direction of the Y axis to the digital display. At the angle 29 there is the same device which transmits the run length in the direction of the X axis.
This coordinate floating table is non-positively guided by the two guide rails 28, 28a by means of four ball bearings 25, so-called single-surface guidance system per coordinate axis, in such a way that one surface of the guide rod 28, 28a through the ball bearings 25 with rigid pins, while the other surface thereof through the ball bearings is guided with non-positive eccentric pins 24, 24a. As a result, only one surface has to be machined very precisely, as a rigid guide, in contrast to the previous cross table guide, which had to process four to eight surfaces precisely, which also requires a certain amount of play for the running seat. The new non-positive system is, of course, absolutely free of play, since the unevenness of the second surface is compensated for by the positive connection.
The coordinate machine is shown as follows: The workpieces to be measured are usually without precise measuring surfaces. Only with a sense of proportion can the coordinate zero line of the workpiece be placed approximately on the stop plate. A correction is therefore necessary.
In the subject matter of the invention, the positional error of the workpiece is compensated for by correcting the table position, as follows: on the clamping plate 20 there are a number of selectable and fixable coordinate centers, i.e. Holes.
There are also a number of selectable and fixable coordinate centers on the base table 23. The coordinate centers are the zero point or starting point for coordinate measurement. According to the drawing of the workpiece, a suitable hole is selected as the measurement starting point and then the desired exit hole is pinned in the clamping plate and in the base table by means of a pin or a shoulder screw, so that both plates can be pivoted little from one another. Then the clamping plate 20 is moved up and down on the base table 23 by a lever system and control member 70-84 by means of a toggle lever system 80-84, whereby this is brought around the pinned center in a floating state for the angular correction of the workpiece and fixed again after the correction becomes.
The lever system consists of a lever 70 which is pivotally mounted by means of pins 72 on a plate 71 fastened to the base table. On the front side of the lever 70 there are two roller systems 73, 74, which work together with the roller systems 75, 76 attached to the clamping plate 20 in the cross position. The up and down movement is provided by the two toggle lever systems, which are arranged on the left and right of the table and are connected to pull rod 84, such that pushing pull rod 85 causes the lever system to bend and presses the lever with rollers so that the clamping plate in floating state. After the angle error has been corrected, the pull rod 84 is pulled out again, as a result of which the lever is extended and the end of the lever 70 is pressed onto the foot 20a of the clamping plate.
The correction of the angular error of the workpiece takes place as follows: When clamping the workpiece, it must be ensured that the zero point of the workpiece corresponds exactly to the selected coordinate starting point, which can be seen on the digital display. Now a second reference point or reference line, e.g. Bore or edge etc. held or chucked using a measuring spindle. The table only has to be raised until the actual dimension appears in the digital display, then the table can be fixed immediately. The actual dimension is the dimension which is the dimension between the reference point and the zero line indicated on the drawing.
For example, if a hole is selected as the reference point and the distance from the zero line to the hole is 8 mm, then the number 8 must appear on the digital display and the table must be clamped, so that the correction work is already done without any tedious adjustment work or arithmetic work .
Fig. 14 shows another possibility, which can achieve a much larger number of predetermined starting centers with a few threaded holes. No fixing holes are made on the clamping plate 20, but only threaded holes which are intended for fastening the centering pin carrier 60. The centering pin carrier 60 is fixed by means of screws 60a on the platen in any chosen position. The centering pin 61 can be pinned onto the carrier 60 at various points in order to have as many variations as possible. To hold these pins, a fixing device 62 is provided, which is provided with a series of bores 64 and is fastened on the frame of the base table 23 in the desired position by means of screws.
As soon as the centering pin 61 takes place in a bore 64 of the fixing device 62, this is the selected coordinate starting point or zero point, after which the zero line can also be determined. Fig. 26 shows how many starting centers can be selected with this system.
As a universal measuring machine, it must of course also solve all related tasks that are intended to achieve precision. The new measuring machine is also a positioning table and can be combined with normal drilling machines. So that the exact positioning value is not lost, a device for precise precision guidance to the drill was devised. The measuring machine is provided with a swiveling arm for the measuring spindle, which is provided with a tensionable hole so that it can hold exchangeable drill sleeve holders. The drill sleeve holder is provided with internal bores of various sizes for the purpose of adaptation to commercially available drill sleeves.
So that the coordinate center can be selected at any point, a new fastening system for the pieces to be measured has been devised, a new type of removable T-slot, which has a large adjustment option for each workpiece and can achieve much larger clamping ranges.